JP2024039952A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】キャリアライフタイムの増加した半導体装置を提供する。【解決手段】第1導電型不純物を含む、第1導電型の第1半導体層と、第1半導体層の上に設けられ、第1半導体層より第1導電型不純物の濃度が低い、第1導電型の第2半導体層と、第1半導体層内に設けられ、水素の濃度が5×1017atoms/cm3以上である第3半導体層と、を備える半導体装置である。【選択図】図1[Problem] To provide a semiconductor device with an increased carrier lifetime. [Solution] The semiconductor device includes a first semiconductor layer of a first conductivity type containing a first conductivity type impurity, a second semiconductor layer of the first conductivity type provided on the first semiconductor layer and having a lower concentration of the first conductivity type impurity than the first semiconductor layer, and a third semiconductor layer provided within the first semiconductor layer and having a hydrogen concentration of 5 x 1017 atoms/cm3 or more. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの半導体装置は、電力変換等の用途に用いられる。 Semiconductor devices such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are used for applications such as power conversion.
本発明が解決しようとする課題は、キャリアライフタイムの増加した半導体装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device with increased carrier lifetime.
実施形態の半導体装置は、第1導電型不純物を含む、第1導電型の第1半導体層と、第1半導体層の上に設けられ、第1半導体層より第1導電型不純物の濃度が低い、第1導電型の第2半導体層と、第1半導体層内に設けられ、水素の濃度が5×1017atoms/cm3以上である第3半導体層と、を備える。 The semiconductor device of the embodiment includes a first semiconductor layer of a first conductivity type that includes an impurity of a first conductivity type, and a first semiconductor layer that is provided on the first semiconductor layer and has a lower concentration of the impurity of the first conductivity type than the first semiconductor layer. , a second semiconductor layer of a first conductivity type, and a third semiconductor layer provided within the first semiconductor layer and having a hydrogen concentration of 5×10 17 atoms/cm 3 or more.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一の部材等には同一の符号を付し、一度説明した部材等については適宜その説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same members and the like are given the same reference numerals, and the description of the members and the like that have been explained once will be omitted as appropriate.
本明細書中、部品等の位置関係を示すために、図面の上方向を「上」、図面の下方向を「下」と記述する。本明細書中、「上」、「下」の概念は、必ずしも重力の向きとの関係を示す用語ではない。 In this specification, in order to indicate the positional relationship of parts, etc., the upper direction of the drawing is referred to as "upper", and the lower direction of the drawing is referred to as "lower". In this specification, the concepts of "upper" and "lower" do not necessarily indicate a relationship with the direction of gravity.
以下、第1導電型がn型、第2導電型がp型である場合を例に説明する。 Hereinafter, a case where the first conductivity type is n type and the second conductivity type is p type will be described as an example.
以下の説明において、n+、n、n-および、p+、p、p-の表記は、各導電型における不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわちn+はnよりもn型の不純物濃度が相対的に高く、n-はnよりもn型の不純物濃度が相対的に低いことを示す。また、p+はpよりもp型の不純物濃度が相対的に高く、p-はpよりもp型の不純物濃度が相対的に低いことを示す。なお、n+型、n-型を単にn型、p+型、p-型を単にp型と記載する場合もある。 In the following description, the notations n + , n, n − and p + , p, p − represent relative levels of impurity concentration in each conductivity type. That is, n + indicates that the n-type impurity concentration is relatively higher than n, and n - indicates that the n-type impurity concentration is relatively lower than n. Further, p + indicates that the p-type impurity concentration is relatively higher than p, and p - indicates that the p-type impurity concentration is relatively lower than p. Note that n + type and n − type may be simply referred to as n type, and p + type and p − type may simply be referred to as p type.
(第1実施形態)
本実施形態の半導体装置は、第1導電型不純物を含む、第1導電型の第1半導体層と、第1半導体層の上に設けられ、第1半導体層より第1導電型不純物の濃度が低い、第1導電型の第2半導体層と、第1半導体層内に設けられ、水素の濃度が5×1017atoms/cm3以上である第3半導体層と、を備える。
(First embodiment)
The semiconductor device of the present embodiment includes a first semiconductor layer of a first conductivity type containing impurities of a first conductivity type, and a first semiconductor layer provided on the first semiconductor layer, the concentration of the impurity of the first conductivity type being lower than that of the first semiconductor layer. The semiconductor device includes a second semiconductor layer of a low first conductivity type, and a third semiconductor layer provided within the first semiconductor layer and having a hydrogen concentration of 5×10 17 atoms/cm 3 or more.
そして、本実施形態の半導体装置は、第2半導体層の上に設けられた、第2導電型の第1半導体領域と、第1半導体領域の上に設けられた、第1導電型の第2半導体領域と、第2半導体領域の上から第2半導体層に到達するトレンチ内に、第1半導体領域内に第1絶縁膜を介して設けられた第1電極と、第1電極の上に設けられた第2絶縁膜と、第2半導体領域及び第2絶縁膜の上に設けられた第2電極と、第1半導体層の下に設けられた第4半導体層と、第4半導体層の下に設けられ、第4半導体層と電気的に接続された第3電極と、をさらに備える。 The semiconductor device of this embodiment includes a first semiconductor region of the second conductivity type provided on the second semiconductor layer, and a second semiconductor region of the first conductivity type provided on the first semiconductor region. a semiconductor region, a first electrode provided in the first semiconductor region via a first insulating film in a trench reaching the second semiconductor layer from above the second semiconductor region, and a first electrode provided on the first electrode. a second insulating film, a second electrode provided on the second semiconductor region and the second insulating film, a fourth semiconductor layer provided under the first semiconductor layer, and a second insulating film provided under the fourth semiconductor layer. The semiconductor device further includes a third electrode provided in the semiconductor layer and electrically connected to the fourth semiconductor layer.
または、本実施形態の半導体装置は、第2半導体層の上に設けられた、第2導電型の第1半導体領域と、第1半導体領域内に設けられた、第1導電型の第2半導体領域と、第1半導体領域の上に設けられた第1電極と、第1半導体領域と第1電極の間に設けられた第1絶縁膜と、第1電極の上に設けられた第2絶縁膜と、第2半導体領域及び第2絶縁膜の上に設けられた第2電極と、第1半導体層の下に設けられた第4半導体層と、第4半導体層の下に設けられ、第4半導体層と電気的に接続された第3電極と、をさらに備える。 Alternatively, the semiconductor device of the present embodiment includes a first semiconductor region of a second conductivity type provided on a second semiconductor layer, and a second semiconductor region of a first conductivity type provided within the first semiconductor region. a first electrode provided on the first semiconductor region, a first insulating film provided between the first semiconductor region and the first electrode, and a second insulating film provided on the first electrode. a second electrode provided on the second semiconductor region and the second insulating film, a fourth semiconductor layer provided under the first semiconductor layer, and a second electrode provided under the fourth semiconductor layer; The semiconductor device further includes a third electrode electrically connected to the fourth semiconductor layer.
図1は、本実施形態の半導体装置100aの模式断面図である。半導体装置100aは、縦型のトレンチ型IGBTである。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a
半導体装置100aは、半導体基板2と、コレクタ電極4と、コレクタ層6と、第1バッファ層8と、ドリフト層10と、第2バッファ層12と、エミッタ電極20と、トレンチ30と、ゲート絶縁膜40と、ゲート電極42と、エミッタ領域44と、コンタクト領域46と、層間絶縁膜48と、ベース領域50と、を備える。
The
第1バッファ層8は、第1半導体層の一例である。ドリフト層10は、第2半導体層の一例である。第2バッファ層12は、第3半導体層の一例である。ベース領域50は、第1半導体領域の一例である。エミッタ領域44は、第2半導体領域の一例である。ゲート絶縁膜40は、第1絶縁膜の一例である。ゲート電極42は、第1電極の一例である。層間絶縁膜48は、第2絶縁膜の一例である。エミッタ電極20は、第2電極の一例である。コレクタ層6は、第4半導体層の一例である。コレクタ電極4は、第3電極の一例である。
The
半導体基板2は、例えば、シリコン(Si)基板である。しかし、半導体基板2は、例えば、炭化シリコン(SiC)基板、窒化ガリウム(GaN)基板又はヒ化ガリウム(GaAs)基板等の、他の半導体材料を含む基板であっても良い。半導体基板2は、第1面2aと、第1面2aの上に設けられ、第1面2aに対向する第2面2bと、を有する。
The
ここで、半導体基板2がSi基板である場合、n型不純物としては、例えばヒ素(As)、リン(P)又はアンチモン(Sb)を好ましく用いることができる。また、半導体基板2がSi基板である場合、p型不純物としては、例えばホウ素(B)を用いることができる。なお、本明細書では、水素(H)は、「n型不純物」にも「p型不純物」にも含まれないものとする。
Here, when the
また、ここで、X方向と、X方向に対して垂直に交差するY方向と、X方向及びY方向に垂直に交差するZ方向を定義する。第1面2a及び第2面2bは、XY面に平行な面である。後述される半導体装置100aの「深さ方向」は、Z方向に平行な方向である。図1は、YZ平面内における半導体装置100aの模式断面図である。
In addition, an X direction, a Y direction perpendicularly intersecting the X direction, and a Z direction perpendicularly intersecting the X direction and the Y direction are defined here. The
第1バッファ層8は、半導体基板2内に設けられている。第1バッファ層8は、例えば、XY面に平行に設けられている。第1バッファ層8は、例えば、IGBTのスイッチング時に、空乏層の延びを抑制するために設けられている。第1バッファ層8は、例えば、n+型の半導体材料を含む。第1バッファ層8は、n型不純物を、例えば、1×1014atoms/cm3以上1×1017atoms/cm3以下含む。なお、第1バッファ層8は、水素を、例えば1×1014atoms/cm3以上5×1017atoms/cm3以下含む。
The
ドリフト層10は、半導体基板2内に設けられている。ドリフト層10は、例えば、第1バッファ層8の上に、XY面に平行に設けられている。ドリフト層10は、例えば、n-型の半導体材料を含む。ドリフト層10は、n型不純物を、例えば、1×1012atoms/cm3以上1×1015atoms/cm3以下含む。
コレクタ層6は、半導体基板2内に設けられている。コレクタ層6は、例えば、第1バッファ層8の下に、XY面に平行に設けられている。コレクタ層6は、例えば、p+型の半導体材料を含む。コレクタ層6は、p型不純物を、例えば、1×1016atoms/cm3以上1×1019atoms/cm3以下含む。
コレクタ電極4は、半導体基板2の、第1面2aの下に設けられている。コレクタ電極4は、コレクタ層6の下に設けられている。コレクタ電極4は、コレクタ層6と電気的に接続されている。
第2バッファ層12は、水素(H)の濃度が5×1017atoms/cm3以上である領域である。後述するように、第2バッファ層12は、第1面2a側からのプロトン照射、その後の第1面2aへの水素プラズマ処理、及びその後の半導体基板2のアニールによって形成される。第2バッファ層12は、例えば、IGBTのスイッチング時におけるVce(エミッタ-コレクタ間電圧)の発振を抑制するために設けられている。
The
第2バッファ層12が設けられる位置は、上記の、第1面2a側からのプロトン照射、その後の第1面2aへの水素プラズマ処理、及びその後の半導体基板2のアニールの製造プロセスによって異なる。例えば、第2バッファ層12は、図1において第2バッファ層12cとして図示したように、第1バッファ層8内に設けられていても良い。また、第2バッファ層12は、図1において第2バッファ層12bとして図示したように、コレクタ層6及び第1バッファ層8にわたって設けられていても良い。また、第2バッファ層12は、図1において第2バッファ層12aとして図示したように、コレクタ層6、第1バッファ層8及びドリフト層10にわたって設けられていても良い。また、例えば、第2バッファ層12は、コレクタ層6内に設けられていても良い。また、例えば、第2バッファ層12は、ドリフト層10内に設けられていても良い。また、例えば、第2バッファ層12は、第1バッファ層8及びドリフト層10にわたって設けられていても良い。なお、第2バッファ層12が第1バッファ層8内に設けられている場合、第2バッファ層12は、コレクタ層6の上に設けられている。
The position where the
ベース領域50は、半導体基板2内に設けられている。ベース領域50は、ドリフト層10の上に設けられている。ベース領域50は、例えば、p型の半導体材料を含む。ベース領域50は、p型不純物を、例えば、1×1016atoms/cm3以上1×1018atoms/cm3以下含む。図1には、ベース領域50a、ベース領域50b、ベース領域50c及びベース領域50dが図示されている。
Base region 50 is provided within
エミッタ領域44は、半導体基板2内に設けられている。エミッタ領域44は、ベース領域50の上に設けられている。エミッタ領域44は、例えば、n+型の半導体材料を含む。エミッタ領域44は。n型不純物を、例えば、1×1018atoms/cm3以上1×1021atoms/cm3以下含む。図1においては、エミッタ領域44a、エミッタ領域44b、エミッタ領域44c、エミッタ領域44d、エミッタ領域44e及びエミッタ領域44fが図示されている。
Emitter region 44 is provided within
コンタクト領域46は、半導体基板2内に設けられている。コンタクト領域46は、ベース領域50の上に設けられている。コンタクト領域46は、例えば、p+型の半導体材料を含む。コンタクト領域46は、p型不純物を、例えば1×1018atoms/cm3以上1×1021atoms/cm3以下含む。図1においては、コンタクト領域46a、コンタクト領域46b、コンタクト領域46c及びコンタクト領域46dが設けられている。コンタクト領域46aは、エミッタ領域44aに接して設けられている。コンタクト領域46bは、エミッタ領域44bとエミッタ領域44cの間に設けられている。コンタクト領域46cは、エミッタ領域44dとエミッタ領域44eの間に設けられている。コンタクト領域46dは、エミッタ領域44fに接して設けられている。
Contact region 46 is provided within
ゲート電極42は、エミッタ領域44の上からドリフト層10に到達するトレンチ30内に、ベース領域50とゲート絶縁膜40を介して設けられている。ゲート電極42は、エミッタ領域44の上からドリフト層10に到達するトレンチ30内に、ベース領域50内にゲート絶縁膜40を介して設けられている。図1には、ゲート電極42a、ゲート電極42b及びゲート電極42cが図示されている。また、図1には、トレンチ30a、トレンチ30b及びトレンチ30cが図示されている。また、図1には、ゲート絶縁膜40a、ゲート絶縁膜40b及びゲート絶縁膜40cが図示されている。ゲート電極42aは、トレンチ30a内に、ゲート絶縁膜40aを介してベース領域50a及びベース領域50bに対向するように設けられている。ゲート電極42bは、トレンチ30b内に、ゲート絶縁膜40bを介してベース領域50b及びベース領域50cに対向するように設けられている。ゲート電極42cは、トレンチ30c内に、ゲート絶縁膜40cを介してベース領域50c及びベース領域50dに対向するように設けられている。
The
エミッタ電極20は、エミッタ領域44及びコンタクト領域46の上に設けられている。
層間絶縁膜48は、ゲート電極42とエミッタ電極20の間に設けられている。層間絶縁膜48は、ゲート電極42とエミッタ電極20を互いに絶縁している。図1には、層間絶縁膜48a、層間絶縁膜48b及び層間絶縁膜48cが図示されている。層間絶縁膜48aは、ゲート電極42aとエミッタ電極20の間に設けられている。層間絶縁膜48bは、ゲート電極42bとエミッタ電極20の間に設けられている。層間絶縁膜48cは、ゲート電極42cとエミッタ電極20の間に設けられている。
ゲート絶縁膜40及び層間絶縁膜48は、例えば、酸化シリコン等の絶縁物を含む。
The
コレクタ電極4及びエミッタ電極20は、例えばAl(アルミニウム)等の導電材料を含む。
The
ゲート電極42は、例えば、不純物を含む導電性ポリシリコン等の導電材料を含む。
図2は、本実施形態の他の態様の半導体装置100bの模式断面図である。半導体装置100bは、縦型のプレーナ型IGBTである。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a
図2には、ベース領域50a及びベース領域50bが図示されている。
In FIG. 2, a
エミッタ領域44は、ベース領域50内に設けられている。図2には、エミッタ領域44a及びエミッタ領域44bが図示されている。エミッタ領域44aは、ベース領域50a内に設けられている。エミッタ領域44bは、ベース領域50b内に設けられている。
Emitter region 44 is provided within base region 50 . In FIG. 2,
ゲート電極42は、ベース領域50の上に設けられている。
ゲート絶縁膜40は、ゲート電極42とベース領域50の間に設けられている。
エミッタ電極20は、エミッタ領域44及びゲート電極42の上に設けられている。エミッタ電極20は、エミッタ領域44に電気的に接続されている。
層間絶縁膜48は、ゲート電極42とエミッタ電極20の間に設けられている。
図1に示した半導体装置100a及び図2に示した半導体装置100bは、いずれも、本実施形態の半導体装置100の好ましい態様である。
The
図3は、本実施形態の半導体装置100における不純物濃度を示すグラフである。図3の横軸は、Z方向に平行な方向における、コレクタ電極4からの距離を示している。コレクタ電極4からの距離が長いほど、第2面2bに近い。
FIG. 3 is a graph showing the impurity concentration in the semiconductor device 100 of this embodiment. The horizontal axis in FIG. 3 indicates the distance from the
また、図3には、ホウ素(11B)、リン(31P)、及び水素(1H)の不純物濃度が示されている。 Further, FIG. 3 shows impurity concentrations of boron ( 11 B), phosphorus ( 31 P), and hydrogen ( 1 H).
また、図3には、第2バッファ層12において、水素の濃度が5×1017atoms/cm3以上であることが示されている。図3に示した一例では、第2バッファ層12は、コレクタ層6及び第1バッファ層8にわたって設けられている。
Further, FIG. 3 shows that the concentration of hydrogen in the
水素の濃度は、コレクタ電極4からの距離が増加すると共に、2×1018atoms/cm3付近まで増加する。ここで、水素の濃度が、2×1018atoms/cm3付近まで増加した領域と、コレクタ電極4(または、第1面2a)との距離は、プロトンの投影飛程(プロジェクテッドレンジ、Projected Range:Rp)に相当している。さらにコレクタ電極4からの距離が増加すると、水素の濃度は、2×1017atoms/cm3付近まで、比較的急激に減少する。その後、水素の濃度は、コレクタ電極4からの距離の増加と共に、比較的緩やかに減少する。
The concentration of hydrogen increases to around 2×10 18 atoms/cm 3 as the distance from the
なお、水素の濃度の、コレクタ電極4からの距離の変化は、図3に示したものに限定されるものではない。
Note that the change in the hydrogen concentration with respect to the distance from the
図4は、本実施形態の半導体装置100におけるキャリア濃度を示すグラフである。図4の横軸は、Z方向に平行な方向における、コレクタ電極4からの距離を示している。図4には、ホウ素(11B)から生じるホールのキャリア濃度、リン(31P)から生じる電子のキャリア濃度、及び水素(1H)から生じる電子のキャリア濃度「N-」が示されている。
FIG. 4 is a graph showing the carrier concentration in the semiconductor device 100 of this embodiment. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the distance from the
ホウ素から生じるホールのキャリア濃度の、コレクタ電極4からの距離の依存性は、ホウ素の不純物濃度の、コレクタ電極4からの距離の依存性と、ほぼ同じである。
The dependence of the carrier concentration of holes generated from boron on the distance from the
リンから生じる電子のキャリア濃度の、コレクタ電極4からの距離の依存性は、リンの不純物濃度の、コレクタ電極4からの距離の依存性と、ほぼ同じである。
The dependence of the carrier concentration of electrons generated from phosphorus on the distance from the
水素の活性化率は、ホウ素の活性化率及びリンの活性化率よりも低い。水素の活性化率は1%程度である。そのため、水素から生じる電子のキャリア濃度(N-)は、水素の濃度よりも低い。 The activation rate of hydrogen is lower than the activation rate of boron and the activation rate of phosphorus. The activation rate of hydrogen is about 1%. Therefore, the carrier concentration (N − ) of electrons generated from hydrogen is lower than the concentration of hydrogen.
また、水素の濃度は、プロトンのプロジェクテッドレンジに相当する距離において、2×1018atoms/cm3付近まで、鋭く増加している。しかし、水素から生じる電子のキャリア濃度は、プロトンのプロジェクテッドレンジに相当する距離で、水素の濃度に見られるような鋭い増加は見られない。 Further, the concentration of hydrogen sharply increases to around 2×10 18 atoms/cm 3 at a distance corresponding to the projected range of protons. However, the carrier concentration of electrons generated from hydrogen does not show the sharp increase seen in the concentration of hydrogen over a distance corresponding to the projected range of protons.
水素から生じる電子のキャリア濃度(N-)は、コレクタ電極からの距離の増加と共に、1×1015/cm3付近まで増加する。水素から生じる電子のキャリア濃度は、さらにコレクタ電極からの距離が増加すると、緩やかに減少する。 The carrier concentration (N − ) of electrons generated from hydrogen increases to around 1×10 15 /cm 3 as the distance from the collector electrode increases. The carrier concentration of electrons generated from hydrogen gradually decreases as the distance from the collector electrode increases.
図5は、本実施形態の半導体装置100における水素プラズマ処理前後の水素濃度及びn型キャリア濃度を示すグラフである。n型キャリア濃度は、水素プラズマ処理前後でほぼ同じである。一方、水素濃度は、水素プラズマ処理後において、プロトンのプロジェクテッドレンジに相当する距離において、2×1018atoms/cm3付近まで、鋭く増加している。言い換えると、本実施形態の半導体装置100は、プロトンのプロジェクテッドレンジに相当する距離の付近で、ドナー寄与率の低い水素が高濃度となっている、第2バッファ層12を有しているということである。ここで、第2バッファ層12の水素の濃度は、第2バッファ層12のn型キャリア濃度(第1導電型キャリアの濃度)よりも、500倍以上高いことが好ましい。
FIG. 5 is a graph showing the hydrogen concentration and n-type carrier concentration before and after hydrogen plasma treatment in the semiconductor device 100 of this embodiment. The n-type carrier concentration is almost the same before and after the hydrogen plasma treatment. On the other hand, after the hydrogen plasma treatment, the hydrogen concentration sharply increases to around 2×10 18 atoms/cm 3 at a distance corresponding to the projected range of protons. In other words, the semiconductor device 100 of this embodiment has the
なお、半導体装置100内の不純物濃度は、例えば、二次イオン質量分析法(Secondary Ion Mass Spectroscopy:SIMS)により測定することが出来る。 Note that the impurity concentration within the semiconductor device 100 can be measured by, for example, secondary ion mass spectroscopy (SIMS).
また、半導体装置100内のキャリア濃度は、例えば、拡がり抵抗測定法(Spreading Resistance Analysis:SRA)により測定することができる。 Furthermore, the carrier concentration within the semiconductor device 100 can be measured by, for example, a spreading resistance analysis (SRA) method.
図6は、本実施形態の半導体装置100における水素プラズマ処理前後のDLTS(Deep Level Transient Spectroscopy:深準位過渡分光法)スペクトル波形である。第1複合欠陥、第2複合欠陥、第3複合欠陥及び第4複合欠陥に起因するピークが観測されている。 FIG. 6 shows DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy) spectrum waveforms before and after hydrogen plasma treatment in the semiconductor device 100 of this embodiment. Peaks due to the first composite defect, the second composite defect, the third composite defect, and the fourth composite defect are observed.
ここで、深準位過渡分光法によリ測定された第2複合欠陥の測定温度は、深準位過渡分光法によリ測定された第1複合欠陥の測定温度より低い。深準位過渡分光法によリ測定された第3複合欠陥の測定温度は、深準位過渡分光法によリ測定された第2複合欠陥の測定温度より低い。深準位過渡分光法によリ測定された第4複合欠陥の測定温度は、深準位過渡分光法によリ測定された第3複合欠陥の測定温度より低い。 Here, the measured temperature of the second complex defect measured by deep level transient spectroscopy is lower than the measured temperature of the first complex defect measured by deep level transient spectroscopy. The measured temperature of the third complex defect measured by deep level transient spectroscopy is lower than the measured temperature of the second complex defect measured by deep level transient spectroscopy. The measured temperature of the fourth complex defect measured by deep level transient spectroscopy is lower than the measured temperature of the third complex defect measured by deep level transient spectroscopy.
なお、水素プラズマ処理前後における、第1複合欠陥の信号強度の絶対値を、図6に示している。 Note that FIG. 6 shows the absolute value of the signal intensity of the first composite defect before and after the hydrogen plasma treatment.
第1複合欠陥は、O(酸素)及びC(炭素)を含む欠陥である。第2複合欠陥は、O(酸素)、C(炭素)及びH(水素)を含む欠陥である。第3複合欠陥は、O、C、H、Si及びV(空孔)のいずれかを含み、第1複合欠陥及び第2複合欠陥と異なる欠陥である。第4複合欠陥は、O、C、H、Si及びV(空孔)のいずれかを含み、第1複合欠陥、第2複合欠陥及び第3複合欠陥と異なる欠陥である。 The first complex defect is a defect containing O (oxygen) and C (carbon). The second complex defect is a defect containing O (oxygen), C (carbon), and H (hydrogen). The third composite defect includes any one of O, C, H, Si, and V (vacancy), and is a defect different from the first composite defect and the second composite defect. The fourth composite defect includes any one of O, C, H, Si, and V (vacancy), and is a defect different from the first composite defect, the second composite defect, and the third composite defect.
水素プラズマ処理後における、第3複合欠陥の信号強度の絶対値及び第4複合欠陥の信号強度の絶対値は、水素プラズマ処理前における、第3複合欠陥の信号強度の絶対値及び第4複合欠陥の信号強度の絶対値よりも、小さくなっている。これは、水素プラズマ処理により、第3複合欠陥の量及び第4複合欠陥の量が少なくなったことを示している。 The absolute value of the signal strength of the third composite defect and the absolute value of the signal strength of the fourth composite defect after the hydrogen plasma treatment are the same as the absolute value of the signal strength of the third composite defect and the fourth composite defect before the hydrogen plasma treatment. is smaller than the absolute value of the signal strength. This indicates that the amount of third complex defects and the amount of fourth complex defects were reduced by the hydrogen plasma treatment.
ここで、深準位過渡分光法により測定された第1複合欠陥の信号強度の絶対値が、深準位過渡分光法により測定された第3複合欠陥の信号強度の絶対値と、深準位過渡分光法により測定された第4複合欠陥の信号強度の絶対値と、の和より4倍以上高いことが好ましい。 Here, the absolute value of the signal intensity of the first complex defect measured by deep level transient spectroscopy is the absolute value of the signal intensity of the third complex defect measured by deep level transient spectroscopy, and the absolute value of the signal intensity of the third complex defect measured by deep level transient spectroscopy is It is preferable that the absolute value of the signal intensity of the fourth composite defect measured by transient spectroscopy is four times or more higher than the sum of .
また、深準位過渡分光法により測定された第2複合欠陥の信号強度の絶対値が、深準位過渡分光法により測定された第3複合欠陥の信号強度の絶対値と、深準位過渡分光法により測定された第4複合欠陥の信号強度の絶対値と、の和より3倍以上高いことが好ましい。 Furthermore, the absolute value of the signal intensity of the second complex defect measured by deep level transient spectroscopy is the same as the absolute value of the signal intensity of the third complex defect measured by deep level transient spectroscopy. It is preferable that the absolute value of the signal intensity of the fourth composite defect measured by spectroscopy is three times or more higher than the sum of.
また、μ-PCD(Microwave Photo Conductivity Decay)法によりキャリアライフタイムの測定をおこなった。水素プラズマ処理前のキャリアライフタイムが239.1μsecであったのに対し、水素プラズマ処理後のキャリアライフタイムは338.1μsecに増加していた。水素プラズマ処理により、第3複合欠陥の量及び第4複合欠陥の量が少なくなったために、キャリアライフタイムが増加したと考えられる。 Further, the carrier lifetime was measured by μ-PCD (Microwave Photo Conductivity Decay) method. While the carrier lifetime before hydrogen plasma treatment was 239.1 μsec, the carrier lifetime after hydrogen plasma treatment increased to 338.1 μsec. It is considered that the carrier lifetime increased because the hydrogen plasma treatment reduced the amount of third complex defects and the amount of fourth complex defects.
図7は、本実施形態の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
本実施形態の半導体装置の製造方法は、第1面と、第1面の上に設けられ第1面に対向する第2面と、を有する半導体基板の第1面側から、第1導電型不純物を注入することにより、第1導電型の第1半導体層を形成し、第1面側から、プロトンを照射し、第1面側に、水素プラズマ処理をおこない、半導体基板のアニールをおこなうことにより、第1半導体層に設けられ、水素の濃度が5×1017atoms/cm3以上である第3半導体層を形成する。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment includes starting from the first surface side of a semiconductor substrate having a first surface and a second surface provided on the first surface and opposite to the first surface. Forming a first semiconductor layer of a first conductivity type by implanting impurities, irradiating protons from the first surface side, performing hydrogen plasma treatment on the first surface side, and annealing the semiconductor substrate. Thus, a third semiconductor layer is formed in the first semiconductor layer and has a hydrogen concentration of 5×10 17 atoms/cm 3 or more.
まず、半導体基板2を準備する。ここで半導体基板2は、例えば、リンを含むn型のシリコン基板である。次に、半導体基板2の第2面2b側に、IGBTの素子構造を形成する。すなわち、半導体基板2の第2面2b側に、ベース領域50、エミッタ領域44、コンタクト領域46、トレンチ30、ゲート電極42、層間絶縁膜48及びエミッタ電極20を形成する(S2)。
First, a
次に、半導体基板2の第1面2aを研削し、半導体基板2を所望の厚さにする(S4)。
Next, the
次に、研削された半導体基板2の第1面2a側から、例えばイオン注入法により、例えばリンを注入し、第1面2a側にn型の第1バッファ層8を形成する。また、研削された半導体基板2の第1面2a側から、第1バッファ層8よりも浅い位置(第1面2a側)に、例えばイオン注入法により、例えばホウ素を注入し、第1バッファ層8の下にコレクタ層6を形成する(S6)。第1バッファ層8とIGBTの素子構造の間における半導体基板2は、ドリフト層10として用いられる。
Next, for example, phosphorus is implanted from the
次に、研削された半導体基板2の第1面2a側から、プロトンを照射する(S8)。ここで、プロトンの照射は、例えば、サイクロトロンによる加速器を用いた方法により行われる。プロトンの加速エネルギーは、例えば4MeV程度である。プロトンの注入量は、例えば1.5×1014/cm2である。なお、プロトンの照射は、イオン注入法によりおこなわれてもかまわない。
Next, protons are irradiated from the
次に、研削された半導体基板2の第1面2a側に、水素プラズマ処理を行う(S10)。ここで、上記の水素プラズマ処理は、例えば400℃の雰囲気中において、5分間の間、行われる。
Next, hydrogen plasma treatment is performed on the ground
次に、上記の、水素プラズマ処理を行った半導体基板2を、例えばN2ガス(窒素ガス)中でアニールする(S12)。ここで、上記のアニールは、例えば400℃で120分間おこなわれる。
Next, the
これにより、第2バッファ層12が形成される。
As a result, the
次に、研削された半導体基板の第1面2a側に、コレクタ電極4を形成する(S14)。これにより、本実施形態の半導体装置100を得る。
Next, the
次に、本実施形態の半導体装置100の作用効果を記載する。 Next, the effects of the semiconductor device 100 of this embodiment will be described.
IGBTのスイッチング過程の途中で、Vceが振動・発振することがあった。そのため、かかる発振を抑制することが求められていた。ここで、かかる発振は、例えば、IGBTのターンオフ時に空乏層がベース領域50からドリフト層10へ広がるときに、蓄積されたキャリアが少なくなってしまっているために発生していると考えられる。
During the IGBT switching process, V ce sometimes vibrates and oscillates. Therefore, it has been desired to suppress such oscillation. Here, such oscillation is considered to occur because, for example, when the depletion layer spreads from the base region 50 to the
そこで、本実施形態の半導体装置は、第1導電型不純物を含む、第1導電型の第1半導体層と、第1半導体層の上に設けられ、第1半導体層より第1導電型不純物の濃度が低い、第1導電型の第2半導体層と、第1半導体層に設けられ、水素の濃度が5×1017atoms/cm3以上である第3半導体層と、を備える。 Therefore, the semiconductor device of the present embodiment includes a first semiconductor layer of a first conductivity type that contains impurities of a first conductivity type, and a first semiconductor layer that is provided on the first semiconductor layer and that contains impurities of the first conductivity type from the first semiconductor layer. The semiconductor device includes a second semiconductor layer of a first conductivity type having a low concentration, and a third semiconductor layer provided in the first semiconductor layer and having a hydrogen concentration of 5×10 17 atoms/cm 3 or more.
図8は、本実施形態の半導体装置における、深さ方向の水素濃度を模式的に示す図である。 FIG. 8 is a diagram schematically showing the hydrogen concentration in the depth direction in the semiconductor device of this embodiment.
図8(a)は、本実施形態の比較形態となる半導体装置における、深さ方向の水素濃度を模式的に示す図である。ここで、比較形態となる半導体装置では、半導体基板2の第1面2a側からプロトンを照射した後に、水素プラズマによる処理をおこなわずに、アニールをおこなっている。
FIG. 8A is a diagram schematically showing the hydrogen concentration in the depth direction in a semiconductor device that is a comparative form of this embodiment. Here, in the comparative semiconductor device, after proton irradiation from the
プロトンの照射により、例えばリンを用いた場合と比較して、第2面2bにより近い(深さの深い)n型半導体層を形成することが出来る。これにより、キャリアの数を増加させることができる。しかし、プロトンのプロジェクテッドレンジに相当する深さで、結晶欠陥が集中して形成される。この結晶欠陥のために、キャリアライフタイムが短くなってしまうという問題があった。さらに、結晶欠陥を低減するためにアニールをおこなっても、この結晶欠陥が残留するという問題があった。
By irradiating protons, it is possible to form an n-type semiconductor layer closer to the
図8(b)は、本実施形態の半導体装置100における、深さ方向の水素濃度を模式的に示す図である。ここで、本実施形態の半導体装置100では、半導体基板2の第1面2a側からプロトンを照射した後に、水素プラズマ処理をおこない、その後、アニールをおこなっている。
FIG. 8B is a diagram schematically showing the hydrogen concentration in the depth direction in the semiconductor device 100 of this embodiment. Here, in the semiconductor device 100 of this embodiment, after proton irradiation from the
本実施形態の半導体装置100では、水素プラズマ処理及びその後のアニールにより、プロトンのプロジェクテッドレンジに相当する深さの付近に、水素がトラップされ、第2バッファ層12が形成されている。そして、プロトン照射により形成された結晶欠陥が、水素により水素終端されると考えられる。第2バッファ層12の水素の濃度は、5×1017atoms/cm3以上であり、大変高い。そのため、水素終端が十分におこなわれる。これにより、キャリアトラップが大幅に低減され、キャリアライフタイムを増加させることが可能となる。よって、Vceの発振を抑制することが可能となる。
In the semiconductor device 100 of this embodiment, hydrogen is trapped near a depth corresponding to the projected range of protons by hydrogen plasma treatment and subsequent annealing, and the
一方、図5を用いて説明したように、水素終端された水素は、ドナー寄与率が低く、n型キャリア濃度にはあまり寄与していないと考えられる。第2バッファ層12の水素濃度が、第2バッファ層12のn型キャリア濃度よりも、500倍以上高いことが好ましい。なぜなら、この場合に、水素濃度が十分高いために、結晶欠陥が良好に水素で終端されて、キャリアライフタイムが増加すると考えられるためである。
On the other hand, as explained using FIG. 5, hydrogen-terminated hydrogen has a low donor contribution rate and is considered not to contribute much to the n-type carrier concentration. It is preferable that the hydrogen concentration of the
さらに、上記の、結晶欠陥の水素終端により、第3複合欠陥の量及び第4複合欠陥の量が減少したと考えられる。 Furthermore, it is considered that the amount of the third complex defect and the amount of the fourth complex defect were reduced due to the above-mentioned hydrogen termination of the crystal defect.
第1複合欠陥の深準位過渡分光法により測定された信号強度の絶対値が、第3複合欠陥の深準位過渡分光法により測定された信号強度の絶対値と、第4複合欠陥の深準位過渡分光法により測定された信号強度の絶対値と、の和より4倍以上高くなるように、第3複合欠陥の量及び第4複合欠陥の量が減少することにより、キャリアライフタイムが十分に増加するため好ましい。 The absolute value of the signal intensity measured by deep level transient spectroscopy of the first complex defect is the absolute value of the signal intensity measured by deep level transient spectroscopy of the third complex defect and the depth of the fourth complex defect. The carrier lifetime is decreased by reducing the amount of the third complex defect and the amount of the fourth complex defect so that the absolute value of the signal intensity measured by level transient spectroscopy is more than four times higher than the sum of It is preferable because it increases sufficiently.
第2複合欠陥の深準位過渡分光法により測定された信号強度の絶対値が、第3複合欠陥の深準位過渡分光法により測定された信号強度の絶対値と、第4複合欠陥の深準位過渡分光法により測定された信号強度の絶対値と、の和より3倍以上高くなるように、第3複合欠陥の量及び第4複合欠陥の量が減少することにより、キャリアライフタイムが十分に増加するため好ましい。 The absolute value of the signal intensity measured by deep level transient spectroscopy of the second complex defect is the same as the absolute value of the signal intensity measured by deep level transient spectroscopy of the third complex defect and the depth of the fourth complex defect. The carrier lifetime is reduced by reducing the amount of third complex defects and the amount of fourth complex defects so that the absolute value of the signal intensity measured by level transient spectroscopy is three times higher than the sum of It is preferable because it increases sufficiently.
本実施形態の半導体装置によれば、キャリアライフタイムの増加した半導体装置の提供が可能となる。 According to the semiconductor device of this embodiment, it is possible to provide a semiconductor device with increased carrier lifetime.
(第2実施形態)
本実施形態の半導体装置においては、第1実施形態の半導体装置の第3電極が、第5電極に置き換えられている。また、本実施形態の半導体装置においては、第1実施形態の半導体装置の第4半導体層が、第6半導体層に置き換えられている。また、本実施形態の半導体装置においては、第1実施形態の第2電極が、第4電極に置き換えられている。また、本実施形態の半導体装置は、第1実施形態の半導体装置の第1半導体領域、第2半導体領域、第1電極、第2電極、第1絶縁膜及び第2絶縁膜を備えていない。本実施形態の半導体装置は、第5半導体層を備える。ここで、第1実施形態と重複する内容の記載は、省略する。
(Second embodiment)
In the semiconductor device of this embodiment, the third electrode of the semiconductor device of the first embodiment is replaced with a fifth electrode. Furthermore, in the semiconductor device of this embodiment, the fourth semiconductor layer of the semiconductor device of the first embodiment is replaced with a sixth semiconductor layer. Furthermore, in the semiconductor device of this embodiment, the second electrode of the first embodiment is replaced with a fourth electrode. Further, the semiconductor device of the present embodiment does not include the first semiconductor region, the second semiconductor region, the first electrode, the second electrode, the first insulating film, and the second insulating film of the semiconductor device of the first embodiment. The semiconductor device of this embodiment includes a fifth semiconductor layer. Here, the description of content that overlaps with the first embodiment will be omitted.
図9は、本実施形態の半導体装置200の模式断面図である。本実施形態の半導体装置200は、PIN型ダイオードである。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the
半導体装置200は、半導体基板2と、カソード電極54と、カソード層56と、第1バッファ層8と、ドリフト層10と、第2バッファ層12と、アノード層62と、アノード電極70と、を備える。
The
アノード層62は、第5半導体層の一例である。アノード電極70は、第4電極の一例である。カソード層56は、第6半導体層の一例である。カソード電極54は、第5電極の一例である。
The
アノード層62は、半導体基板2内に設けられている。アノード層62は、ドリフト層10の上に設けられている。アノード層62は、例えば、p型の半導体材料を含む。アノード層62は、p型不純物を、例えば、1×1016atoms/cm3以上1×1021atoms/cm3以下含む。
アノード電極70は、アノード層62の上に設けられている。アノード電極70は、アノード層62に電気的に接続されている。
カソード層56は、半導体基板2内に設けられている。カソード層56は、例えば、第1バッファ層8の下に、XY面に平行に設けられている。カソード層56は、例えば、n型の半導体材料を含む。カソード層56は、n型不純物を、例えば、1×1019atoms/cm3以上1×1021atoms/cm3以下含む。
カソード電極54は、半導体基板2の下に設けられている。カソード電極54は、カソード層56の下に設けられている。カソード電極54は、カソード層56と電気的に接続されている。
第2バッファ層12が設けられる位置は、上記の、第1面2a側からのプロトン照射、その後の第1面2aへの水素プラズマ処理、及びその後の半導体基板2のアニールの製造プロセスによって異なる。例えば、第2バッファ層12は、図9において第2バッファ層12cとして図示したように、第1バッファ層8内に設けられていても良い。また、第2バッファ層12は、図9において第2バッファ層12bとして図示したように、カソード層56及び第1バッファ層8にわたって設けられていても良い。また、第2バッファ層12は、図9において第2バッファ層12aとして図示したように、カソード層56、第1バッファ層8及びドリフト層10にわたって設けられていても良い。例えば、第2バッファ層12は、カソード層56内に設けられていても良い。また、例えば、第2バッファ層12は、ドリフト層10内に設けられていても良い。また、例えば、第2バッファ層12は、第1バッファ層8及びドリフト層10にわたって設けられていても良い。なお、第2バッファ層12が第1バッファ層8内に設けられている場合、第2バッファ層12は、カソード層56の上に設けられている。
The position where the
アノード電極70及びカソード電極54は、例えば、Al(アルミニウム)等の導電材料を含む。
The
本実施形態の半導体装置によっても、キャリアライフタイムの増加した半導体装置の提供が可能となる。 The semiconductor device of this embodiment also makes it possible to provide a semiconductor device with increased carrier lifetime.
本発明のいくつかの実施形態及び実施例を説明したが、これらの実施形態及び実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments and examples of the invention have been described, these embodiments and examples are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
2 :半導体基板
2a :第1面
2b :第2面
4 :コレクタ電極(第3電極)
6 :コレクタ層(第4半導体層)
8 :第1バッファ層(第1半導体層)
10 :ドリフト層(第2半導体層)
12 :第2バッファ層(第3半導体層)
20 :エミッタ電極(第2電極)
30 :トレンチ
40 :ゲート絶縁膜(第1絶縁膜)
42 :ゲート電極(第1電極)
44 :エミッタ領域(第2半導体領域)
46 :コンタクト領域
48 :層間絶縁膜(第2絶縁膜)
50 :ベース領域(第1半導体領域)
54 :カソード電極(第5電極)
56 :カソード層(第6半導体層)
62 :アノード層(第5半導体層)
70 :アノード電極(第4電極)
100 :半導体装置
100a :半導体装置
100b :半導体装置
200 :半導体装置
2:
6: Collector layer (fourth semiconductor layer)
8: First buffer layer (first semiconductor layer)
10: Drift layer (second semiconductor layer)
12: Second buffer layer (third semiconductor layer)
20: Emitter electrode (second electrode)
30: Trench 40: Gate insulating film (first insulating film)
42: Gate electrode (first electrode)
44: Emitter region (second semiconductor region)
46: Contact region 48: Interlayer insulating film (second insulating film)
50: Base region (first semiconductor region)
54: Cathode electrode (fifth electrode)
56: Cathode layer (sixth semiconductor layer)
62: Anode layer (fifth semiconductor layer)
70: Anode electrode (4th electrode)
100:
Claims (9)
前記第1半導体層の上に設けられ、前記第1半導体層より第1導電型不純物の濃度が低い、第1導電型の第2半導体層と、
前記第1半導体層内に設けられ、水素の濃度が5×1017atoms/cm3以上である第3半導体層と、
を備える半導体装置。 a first conductivity type first semiconductor layer containing a first conductivity type impurity;
a second semiconductor layer of a first conductivity type provided on the first semiconductor layer and having a lower concentration of impurities of the first conductivity type than the first semiconductor layer;
a third semiconductor layer provided in the first semiconductor layer and having a hydrogen concentration of 5×10 17 atoms/cm 3 or more;
A semiconductor device comprising:
請求項1記載の半導体装置。 The concentration of hydrogen in the third semiconductor layer is 500 times or more higher than the concentration of carriers of the first conductivity type in the third semiconductor layer.
A semiconductor device according to claim 1.
第1複合欠陥と、
深準位過渡分光法によリ測定された前記第1複合欠陥の測定温度よりも、深準位過渡分光法により測定された測定温度の低い第2複合欠陥と、
深準位過渡分光法により測定された前記第2複合欠陥の測定温度よりも、深準位過渡分光法により測定された測定温度の低い第3複合欠陥と、
深準位過渡分光法により測定された前記第3複合欠陥の測定温度よりも、深準位過渡分光法による測定温度の低い第4複合欠陥と、
を含み、
深準位過渡分光法により測定された前記第1複合欠陥の信号強度の絶対値が、深準位過渡分光法により測定された前記第3複合欠陥の信号強度の絶対値と、深準位過渡分光法により測定された前記第4複合欠陥の信号強度の絶対値と、の和より4倍以上高い、
請求項1記載の半導体装置。 The third semiconductor layer is
a first compound defect;
a second composite defect whose measured temperature is lower as measured by deep level transient spectroscopy than the measured temperature of the first composite defect measured by deep level transient spectroscopy;
a third composite defect whose measured temperature is lower as measured by deep level transient spectroscopy than the measured temperature of the second composite defect measured by deep level transient spectroscopy;
a fourth composite defect whose measured temperature is lower by deep level transient spectroscopy than the measured temperature of the third composite defect measured by deep level transient spectroscopy;
including;
The absolute value of the signal intensity of the first composite defect measured by deep level transient spectroscopy is the same as the absolute value of the signal intensity of the third composite defect measured by deep level transient spectroscopy. The absolute value of the signal intensity of the fourth composite defect measured by spectroscopy is four times or more higher than the sum of
A semiconductor device according to claim 1.
第1複合欠陥と、
深準位過渡分光法によリ測定された前記第1複合欠陥の測定温度よりも、深準位過渡分光法により測定された測定温度の低い第2複合欠陥と、
深準位過渡分光法により測定された前記第2複合欠陥の測定温度よりも、深準位過渡分光法により測定された測定温度の低い第3複合欠陥と、
深準位過渡分光法により測定された前記第3複合欠陥の測定温度よりも、深準位過渡分光法により測定された測定温度の低い第4複合欠陥と、
を含み、
深準位過渡分光法により測定された前記第2複合欠陥の信号強度の絶対値が、深準位過渡分光法により測定された前記第3複合欠陥の信号強度の絶対値と、深準位過渡分光法により測定された前記第4複合欠陥の信号強度の絶対値と、の和より3倍以上高い、
請求項1記載の半導体装置。 The third semiconductor layer is
a first compound defect;
a second composite defect whose measured temperature is lower as measured by deep level transient spectroscopy than the measured temperature of the first composite defect measured by deep level transient spectroscopy;
a third composite defect whose measured temperature is lower as measured by deep level transient spectroscopy than the measured temperature of the second composite defect measured by deep level transient spectroscopy;
a fourth composite defect whose measured temperature is lower as measured by deep level transient spectroscopy than the measured temperature of the third composite defect measured by deep level transient spectroscopy;
including;
The absolute value of the signal intensity of the second composite defect measured by deep level transient spectroscopy is the same as the absolute value of the signal intensity of the third composite defect measured by deep level transient spectroscopy. The absolute value of the signal intensity of the fourth composite defect measured by spectroscopy is three times or more higher than the sum of
A semiconductor device according to claim 1.
前記第1半導体領域の上に設けられた、第1導電型の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の上から前記第2半導体層に到達するトレンチ内に、前記第1半導体領域内に第1絶縁膜を介して設けられた第1電極と、
前記第1電極の上に設けられた第2絶縁膜と、
前記第2半導体領域及び前記第2絶縁膜の上に設けられた第2電極と、
前記第1半導体層の下に設けられた第4半導体層と、
前記第4半導体層の下に設けられ、前記第4半導体層と電気的に接続された第3電極と、
をさらに備える請求項1記載の半導体装置。 a first semiconductor region of a second conductivity type provided on the second semiconductor layer;
a second semiconductor region of a first conductivity type provided on the first semiconductor region;
a first electrode provided in the first semiconductor region via a first insulating film in a trench reaching the second semiconductor layer from above the second semiconductor region;
a second insulating film provided on the first electrode;
a second electrode provided on the second semiconductor region and the second insulating film;
a fourth semiconductor layer provided under the first semiconductor layer;
a third electrode provided under the fourth semiconductor layer and electrically connected to the fourth semiconductor layer;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
前記第1半導体領域内に設けられた、第1導電型の第2半導体領域と、
前記第1半導体領域の上に設けられた第1電極と、
前記第1半導体領域と前記第1電極の間に設けられた第1絶縁膜と、
前記第1電極の上に設けられた第2絶縁膜と、
前記第2半導体領域及び前記第2絶縁膜の上に設けられた第2電極と、
前記第1半導体層の下に設けられた第4半導体層と、
前記第4半導体層の下に設けられ、前記第4半導体層と電気的に接続された第3電極と、
をさらに備える請求項1記載の半導体装置。 a first semiconductor region of a second conductivity type provided on the second semiconductor layer;
a second semiconductor region of a first conductivity type provided within the first semiconductor region;
a first electrode provided on the first semiconductor region;
a first insulating film provided between the first semiconductor region and the first electrode;
a second insulating film provided on the first electrode;
a second electrode provided on the second semiconductor region and the second insulating film;
a fourth semiconductor layer provided under the first semiconductor layer;
a third electrode provided under the fourth semiconductor layer and electrically connected to the fourth semiconductor layer;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
請求項5又は請求項6記載の半導体装置。 The third semiconductor layer is provided across the first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer,
The semiconductor device according to claim 5 or claim 6.
前記第5半導体層の上に設けられ、前記第5半導体層に電気的に接続された第4電極と、
前記第1半導体層の下に設けられた第6半導体層と、
前記第6半導体層の下に設けられ、前記第6半導体層と電気的に接続された第5電極と、
をさらに備える請求項1記載の半導体装置。 a fifth semiconductor layer of a second conductivity type provided on the second semiconductor layer;
a fourth electrode provided on the fifth semiconductor layer and electrically connected to the fifth semiconductor layer;
a sixth semiconductor layer provided under the first semiconductor layer;
a fifth electrode provided under the sixth semiconductor layer and electrically connected to the sixth semiconductor layer;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
請求項8記載の半導体装置。 The third semiconductor layer is provided across the first semiconductor layer and the sixth semiconductor layer,
The semiconductor device according to claim 8.
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